老化とは何か?なぜアンチエイジングが難しいのかを専門家が解説

The Conversation
投稿日
2023年7月9日 9:13
old woman

実際の年齢より何歳も若く見え、ゆっくりと歳をとっているように見える人を知っているだろう。また、その逆も見たことがあるだろう。心身ともに他の人よりもずっと、時の流れに蝕まれているように見える人を。なぜ、ある人は黄金期を滑るように駆け抜け、ある人は中年期に生理的に苦労するのだろうか?

私は科学者としてのキャリアのすべてを老化の分野に捧げてきたし、ミシガン大学では老化の細胞生物学と分子生物学を教えている。加齢の研究は、老年期に患うかもしれない病気をすべて解決する唯一の治療法を見つけるというものではない。その代わりに、ここ10年か20年の研究では、老化は多因子からなるプロセスであり、単一の介入ですべてを止めることはできないと指摘されている。

老化とは何か?

老化については様々な定義があるが、科学者たちは一般的にいくつかの共通した特徴に同意している:老化とは、時間依存的なプロセスであり、その結果、疾病、傷害、死に対する脆弱性が増大する。このプロセスには、自分の身体が新たな問題を引き起こす内因性のものと、環境からの刺激が組織にダメージを与える外因性のものがある。

あなたの身体は何兆個もの細胞で構成されており、それぞれの細胞は、その組織に特有な1つ以上の機能を担っているだけでなく、それ自身が生き続けるためのすべての仕事をこなさなければならない。これには、栄養素の代謝、老廃物の排出、他の細胞との信号交換、ストレスへの適応などが含まれる。

問題なのは、あなたの細胞の一つ一つのプロセスや構成要素が、妨げられたりダメージを受けたりする可能性があるということだ。そのため、細胞はそれらの問題を予防し、認識し、修復するために、毎日多くのエネルギーを費やしている。

老化とは、損傷や機能低下を防いだり認識したりすることができなくなったり、問題が起きても適切かつ迅速に修復できなくなったりすることで、ホメオスタシス(身体のシステム間のバランス)を維持する能力が徐々に失われていくことと考えることができる。老化はこれらの問題の組み合わせから生じる。数十年にわたる研究により、ほとんどすべての細胞プロセスが加齢とともに障害されることが明らかになっている。

DNAの修復とタンパク質のリサイクル

細胞の老化に関する研究のほとんどは、DNAやタンパク質が加齢によってどのように変化するかを研究することに焦点を当てている。科学者たちは、細胞内の他の多くの重要な生体分子が加齢に果たす潜在的な役割にも取り組み始めている。

細胞の主な仕事のひとつは、DNAを維持することである。DNAは、細胞の機械が特定のタンパク質を生成するために読む指示書である。DNAの維持には、遺伝物質やそれに結合する分子の損傷を防ぎ、正確に修復することが含まれる。

タンパク質は細胞の働き手である。化学反応、構造的サポート、メッセージの送受信、エネルギーの保持と放出など、さまざまな働きをする。タンパク質が損傷した場合、細胞は特殊なタンパク質を含む機構を使い、壊れたタンパク質を修復しようとするか、あるいはリサイクルに回す。同様のメカニズムで、タンパク質は邪魔にならないように収納されたり、不要になると破壊されたりする。そうすることで、その成分は後で新しいタンパク質を作るのに使うことができる。

加齢は繊細な生物学的ネットワークを破壊する

細胞内の構成要素、細胞全体、臓器、環境間のクロストークは、複雑で変化し続ける情報のネットワークである。

DNAやタンパク質の機能の生成と維持に関わるすべてのプロセスが正常に機能していれば、細胞内のオルガネラと呼ばれる特殊な役割を果たすさまざまな区画が、細胞の健康と機能を維持することができる。臓器がうまく機能するためには、それを構成する細胞の大部分がうまく機能する必要がある。そして、生物全体が生存し、繁栄するためには、体内のすべての器官がうまく機能する必要がある。

加齢は、細胞レベルから生物レベルに至るまで、どのレベルにおいても機能不全を引き起こす可能性がある。DNA修復に重要なタンパク質をコードする遺伝子が損傷し、細胞内の他のすべての遺伝子が誤って修復されやすくなったのかもしれない。あるいは、細胞のリサイクルシステムが、機能不全に陥った成分を分解できなくなったのかもしれない。細胞、組織、臓器間の情報伝達システムさえも障害され、生体は体内の変化に対応できなくなる可能性がある。

偶然の積み重ねが、分子や細胞のダメージの負担を増大させ、時間の経過とともにその修復がうまくいかなくなる。このようなダメージが蓄積するにつれ、それを修復するためのシステムにもダメージが蓄積していく。その結果、細胞の老化が進み、消耗が激しくなる。

アンチエイジングへの介入

生命の細胞プロセスの相互依存性は、諸刃の剣である。あるプロセスに十分なダメージを与えると、そのプロセスと相互作用したり、そのプロセスに依存したりする他のすべてのプロセスが損なわれてしまう。しかし、この相互依存は、相互依存性の高いプロセスを強化することで、関連する機能も向上させることができることを意味する。実際、アンチエイジングに最も成功している治療法はこのようなものである。

老化を食い止める特効薬は存在しないが、ある種の介入は実験室で老化を遅らせるようだ。人を対象としたさまざまなアプローチを研究する臨床試験が進行中だが、既存のデータのほとんどは、線虫、ハエ、マウス、非ヒト霊長類などの動物から得られている。

最もよく研究されている介入のひとつはカロリー制限で、必要な栄養素を奪うことなく、動物が通常食べるカロリーを減らすというものである。臓器移植や癌治療に使われるラパマイシンというFDA承認薬も、カロリー制限が細胞内で活性化するのと同じ経路の少なくとも一部を使って作用するようだ。どちらも、新しい生体分子を増やしたり作ったりするのではなく、今ある生体分子を保存するよう細胞に指令するシグナル伝達ハブに影響を与える。時間の経過とともに、この細胞版「リデュース、リユース、リサイクル」は、損傷した構成要素を取り除き、機能的な構成要素をより高い割合で残す。

その他の介入策としては、特定の代謝産物レベルの変化、分裂を停止した老化細胞の選択的破壊、腸内細菌叢の変化、行動修正などがある。

これらの介入に共通しているのは、細胞のホメオスタシスにとって重要であり、加齢とともにしばしば調節不全や機能不全に陥り、他の細胞維持システムと関連しているコアプロセスに影響を与えるということである。多くの場合、これらのプロセスは、体内のDNAやタンパク質を保護するメカニズムの中心的な原動力となっている。

老化の原因は一つではない。二人の人間が同じように老化することはないし、実際、二人の細胞も同じではない。基本的な生物学的性質が時間とともにうまくいかなくなる方法は無数にあり、それらが積み重なって、老化に関連する各人独自の要因のネットワークが形成されるため、万能のアンチエイジング治療法を見つけることは極めて困難なのである

しかし、複数の重要な細胞プロセスを同時に標的とする介入策を研究することで、人生の大部分にわたって健康を改善・維持することができるようになるかもしれない。このような進歩は、その過程で人々がより長生きするのを助けるかもしれない。


本記事は、Ellen Quarles氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Aging is complicated – a biologist explains why no two people or cells age the same way, and what this means for anti-aging interventions」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。



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